钻井完井测井曲线异常类型与影响因素分析

2015-12-17王升余

西部探矿工程 2015年9期

关键词：泥饼矿化度渗透性

王升余

（大庆钻探工程公司钻井三公司，黑龙江大庆163412）

钻井完井测井曲线异常类型与影响因素分析

王升余*

（大庆钻探工程公司钻井三公司，黑龙江大庆163412）

萨尔图油田部分三次加密调整井在完井电测过程中出现了微电极和自然电位曲线异常现象，主要表现为：（1）渗透性地层微电极幅度小甚至没有；（2）渗透性地层微电极幅度过高、自然电位正异常；（3）非渗透性地层（如泥岩和油页岩）出现自然电位曲线负异常；（4）泥岩基线偏移。通过对钻井区块主要包括泥饼厚度、泥浆电阻率、地层水矿化度、注入介质、地层压力进行分析，利用流体测井原理，确定油层注聚、高压层、泥浆电阻率低、泥饼厚度大、地层水矿化度的变化是测井曲线异常的主要原因。油层注聚后聚合物在油层孔隙中滞留，滞留程度和不同时期注入聚合物浓度和分子量有关，同时测井响应特征发生变化，主要表现为微电极幅度升高和自然电位曲线幅度减小、平直。高压层和渗透性好、压力低的注聚油层都可以导致渗透层处自然电位正异常，微电极幅度高。

完井曲线异常；高压层；油层注聚；地层水矿化度

近几年在大庆长垣内部萨尔图油田，部分三次加密调整井在完井电测过程中出现了微电极和自然电位曲线异常现象，部分异常区域甚至连接成片，导致通井重复测井，严重影响了建井周期。电测过程中，测井曲线有微电极、井径、深浅侧向、声波、高分辨率声波、自然电位、伽马、密度、2.5m视电阻率等曲线，出现明显异常的曲线主要是微电极和自然电位。

1 测井曲线异常的类型

1.1 渗透性地层微电极幅度高、差异小甚至没有

这种曲线主要特征有：渗透性地层微电极幅度很高，达到4～5个格，正常曲线幅度2～3个格。微电位和微梯度差异小甚至没有，自然电位正异常，加测流体时流体显示负异常，如图1所示，微电极曲线在860～870m井段幅度高、无差异，自然电位正异常，872m以上流体负异常。

图1 高179-斜155电测曲线

1.2 渗透性好的地层微电极幅度过高、有差异，自然电位平直或正异常

这种曲线主要特征有：渗透性地层微电极幅度很高，与第一种类型相比，微电位和微梯度幅度有差异，自然电位正异常，如图2所示，在925～945m井段微电极幅度高，达到4个格，微电位、微梯度差异1个格，940～945m井段自然电位曲线正异常，流体曲线正常。

1.3 渗透性地层微电极幅度低、差异小甚至没有

这种曲线主要特征是微梯度和微电位值基本重合，没有明显差异，并且很低，整条曲线在渗透性地层和非渗透性地层没有明显差别，如图3所示。

高231-335井整条微电极曲线幅度都很低，微梯度值不到1.5格，微梯度和微电位没有明显差异。

1.4 非渗透性地层（如泥岩和油页岩）自然电位曲线负异常

正常情况下自然电位在渗透层处有幅度差，在非渗透层处无幅度差，在测井解释中正是利用这一点来区分渗透性地层和非渗透性地层。但部分异常曲线在非渗透层处自然电位负异常，如图4所示。

中7-斜E36井在802～808m井段自然电位负异常，流体负异常，在岩性剖面上802～806m井段对应的是萨尔图油田嫩二段底油页岩。

图2 中521-310微电极、自然电位曲线

图3 高231-335微电极曲线

图4 中7-斜E36电测曲线

1.5 泥岩基线偏移

油层上部泥岩基线和下部泥岩基线发生偏移，正常情况下，泥岩基线偏移量上下应是一样大。中25-斜E49井800m以上泥岩基线和820m以下泥岩基线发生了明显的偏移，如图5所示。

图5 中25-斜E49微电极、SP曲线

2 曲线异常影响因素分析

测井过程中有很多因素导致测井曲线异常，每一种曲线的影响因素各不相同。对微电极和自然电位曲线而言，地层岩性、压力、注入介质、钻井液性能、泥饼等因素都严重影响曲线质量。

2.1 油层高压导致曲线异常

当油田注水开发以后，地层压力在纵向上的分布特征发生了极大的变化:当油层或其局部形成长期注大于采的情况时，致使地层压力有很大的提高，从而形成高压层，甚至是异常高压层。高179-斜155井流体曲线负异常可以看出，该井在862～870m存在高压层段，由于高压层的存在，地层压力大于泥浆液柱压力，地层流体流向井内，高压层段钻井液电阻率发生变化，导致流体曲线异常。同时井壁泥饼没有真正形成，微电极探测的是地层电阻率，导致微电极幅度高，微梯度和微电位没幅度差。高压层表现在微电极和自然电位曲线上有明显的曲线特征：（1）微电极曲线呈中高幅度，幅度差小或无幅度差；（2）自然电位无负异常或负异常减小、甚至正异常。

2.2 油层注聚导致曲线异常

在萨尔图油田中521-310井区，部分井高渗透层处自然电位无幅度差或正幅度差，微电极曲线幅度过高，层位主要集中在P1组，异常区域连接成片。P1组是高孔高渗地层，P11-2孔渗性好，地层压力低，这种曲线响应特征与岩性特征不一样，导致曲线异常的主要原因是：该区域是早期注聚试验区，P1组注聚后油层中的地层水矿化度较注聚前小，Cw/Cmf变小、甚至Cw/Cmf＜1，Eda=Kdalg(Cw/Cmf)，因此自然电位幅度值变小甚至正异常。同时由于聚合物近似于胶状，粘度高，注聚后聚合物吸附在岩石孔隙表面，滞留在孔隙中的聚合物导电性差导致聚驱岩石电阻率高，因此测井时微电极幅度高。油层注聚后曲线特征主要表现为微电极幅度升高和自然电位曲线幅度减小、平直。

2.3 泥饼厚度大导致曲线异常

在钻井过程中，由于泥浆液柱与地层孔隙压力差、泥浆固相含量、地层渗透等因素导致在井壁形成泥饼，随着岩芯渗透率的增加，钻井液固相侵入深度也逐渐增加（王建华，2009）[1]。泥浆侵入的机理就是由于钻井液的压力大于地层流体压力,泥浆滤液在渗透压差作用下,驱赶走井壁周围地层孔隙中的原生流体而进入地层,从而改变井壁附近地层流体的径向分布,进而改变了地层电阻率的径向剖面，依次形成了泥饼、泥浆滤液冲洗带、侵入带、地层。由于微梯度电极系的探测半径比微电位电极系小，微梯度电极系的探测深度约为5cm，微电位电极系的探测深度约为8cm，泥饼电阻率小于冲洗带电阻率，前者受泥饼电阻率影响大，视电阻率显示较低的数值，后者受冲洗带电阻率影响大，视电阻率显示较高的数值。如果钻井液性能处理不好，导致泥浆失水过大，泥饼过厚，此时微电位和微梯度主要受泥饼影响，因此微电极幅度低并且没有差异。

2.4 浅层套损导致曲线异常

正常情况下在非渗透性地层自然电位没有幅度差。油田长期高压注水能引起断层复活、地裂、地层微破裂和地面变形，导致地层错动，是油田套管损坏的主要原因之一。注水井在浅层套损后，未及时发现继续注水，在封闭的条件下，如断层附近，容易形成浸水高压区，自然电位曲线在该层位出现幅度差，中7-斜E36井在802～808m井段自然电位负异常，流体负异常。这种浅层套损高压区在油田内部分布较多，钻前不易预测，给钻井带来很大危害。中7-斜E36井钻至嫩二段标准层时，大量出水，密度1.35g/cm3，加至1.80g/cm3正常。

2.5 水淹层导致泥岩基线偏移

中25-斜E49井自然电位曲线下部泥岩基线和上部泥岩基线有明显偏移，偏移量ΔESP≈10mV，在水驱油过程中，由于地层内部非均质性及重力作用的影响，注入水在储集层层内推进速度各异，使储集层部分水淹，形成水淹层，泥岩基线的偏移是由于储集层水淹，并且注入水矿化度C注大小介于地层水矿化度Cw与泥浆滤液矿化度Cmf之间（即Cw＞C注＞Cmf）的缘故（侯连华，2001）[2]。自然电位偏移量ΔESP的大小取决于注入水矿化度C注与地层水矿化度Cw比值的大小，比值越大，油层水淹程度越高，自然电位偏移量ΔESP越大。

2.6 矿化度变化导致曲线异常

自然电位的产生由3部分组成，扩散电位、扩散吸附电位和过滤电位。由于地层水矿化度Cw与泥浆滤液矿化度Cmf之间存在差异，形成了储层的自然电位。地层被钻穿后，泥浆滤液和地层孔隙中的地层水相互接触，它们之间浓度不同，彼此之间产生了离子的扩散作用（张守谦，1981）[3]。由于长期的注水开发，注入水的矿化度远低于原状地层水矿化度，储层地层水矿化度明显降低，原状地层水矿化度早期为7500mg/L左右，目前为3500mg/L左右。同时近年来由于钻井技术的发展，现在油田使用的是高分子乳液包被剂体系，钻进液性能发生了较大变化，泥浆矿化度由最初的1200mg/L左右提高到现在约2500mg/L左右，由于地层水矿化度Cw与泥浆滤液矿化度Cmf的值不断接近，薄膜电位和扩散电位值在逐渐减小，过滤电位与薄膜电位和扩散电位相比，过滤电位对自然电位值影响越来越大，也就是说泥浆密度对自然电位幅度影响变大。在油田开发后期，油层高含水率不断升高，油层高水淹且地层压力和泥浆压力相当的时侯，自然电位很小、甚至形不成自然电位，导致某些渗透层处无自然电位。